汽车轻量化是降低能源消耗、减少污染物排放有效的措施之一。近年来,随着汽车产量和保有量的持续增加,我国面临的能耗、、环保等问题日益突出,汽车轻量化技术成为推动汽车工业可持续发展、提高汽车燃油经济性、减少汽车尾气排放的重要手段。汽车轻量化,是指在保证汽车功能性与性的前提下,尽可能地降低汽车的自身质量,达到节能减排的目的。
铝合金的密度大约是钢铁密度的1/3,是汽车中应用广泛的轻质材料。研究表明,用铝合金代替低碳钢、铸铁或者高强钢,可以实现30%~60%的减重效果,每千克铝合金的使用可以减少13~20 kg温室气体的排放[3]。以铝代钢是汽车轻量化技术的一个发展趋势,在豪华车型上的使用更加明显。
汽车用铝合金主要包括变形铝合金和铸造铝合金,其中铸造铝合金占主导,约为汽车用铝量的80%,主要用于制造发动机缸体、缸盖、离合器壳、保险杠、车轮等,变形铝合金主要用于车身覆盖件的制造,如奥迪A8全铝车身。此外,铝基复合材料、泡沫铝、粉末冶金铝合金也在汽车中有所应用。本节从铝合金新材料、成型新技术、新应用等方面介绍国内外相关轻量化技术的研究与应用动态。
100系列。在所有系列中1000系列属于含铝量多的一个系列。纯度可以达到99.00%以上。由于不含有其他技术元素,所以生产过程比较单一,价格相对比较便宜,是目前常规工业中常用的一个系列。目前市场上流通的大部分为1050以及1060系列。1000系列铝板根据后两位阿拉伯数字来确定这个系列的含铝量,比如1050系列后两位阿拉伯数字为50,根据国际牌号命名原则,含铝量达到99.5%以上方为合格产品。我国的铝合金技术标准(gB/T3880-2006)中也明确规定1050含铝量达到99.5%.同样的道理1060系列铝板的含铝量达到99.6%以上。
2系:2000系列铝合金代表(20242A16)20142A12)
2A02(LY6)。2000系列铝板的特点是硬度较高,其中以铜原属含量,大概在3-5%左右。2000系列铝棒属于航空铝材,目前在常规工业中不常应用。
3系:3000系列铝合金代表(3003 3004 3A21)
为主。我国3000系列铝板生产工艺较为。3000系列铝棒是由锰元素为主要成分。含量在1.0-1.5之间,是一款防锈功能较好的系列
5系:5000系列铝合金代表5052、5005、5083、5A05系列。5000系列铝棒属于较常用的合金铝板系列,主要元素为镁,含镁量在3-5%之间。又可以称为铝镁合金。主要特点为密度低,抗拉强度高,延伸率高,疲劳强度好,但不可做热处理强化。在相同面积下铝镁合金的重量低于其他系列.在常规工业中应用也较为广泛。在我国5000系列铝板属于较为成熟的铝板系列之一。
6系:6000系列铝合金代表(60616063 6082 6101)
主要含有镁和硅两种元素,故集中了4000系列和5000系列的优点6061是一种冷处理铝锻造产品,适用于对抗腐蚀性、氧化性要求高的应用。可使用性好,容易涂层,加工性好。
7系:7000系列铝合金代表(70757050 7475 7A04 7A09)
7075铝板属Al-Zn-Mg-Cu系超硬铝,7075合金是20世纪40年代末期就已应用于飞机制造业,至今仍在航空工业上得到广泛应用的强度变形铝合金。其特点是,固溶处理后塑性好,热处理强化效果特别好,在150℃以下有高的强度,并且有特别好的低温强度;焊接性能差;有应力腐蚀开裂倾向;需经包铝或其他保护处理使用。双级时效可提高合金抗应力腐蚀开裂的能力。在退火和刚淬火状态下的塑性稍低于同样状态的2A12.稍优于7A04,板材的静疲劳.缺口敏感,应力腐蚀性能优于7A04,其中以7075-t651 状态尤为上品,被誉为铝合金中优良的产品,强度高,远胜于软钢。此合金具有良好的机械性能及阳极反应,是典型的航空航天用铝合金材料。